人教版(新教材)高中物理选择性必修2学案4：2 1 课时2 楞次定律

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE12.1课时2楞次定律〖学习目标〗能运用楞次定律判断感应电流的方向，解答有关问题。理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。掌握右手定则；认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式能运用右手定则判断因导体做切割磁感线运动而产生的感应电流的方向。〖知识梳理〗知识点一、楞次定律内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。对楞次定律的进一步理解引起感应电流的磁通量是指原磁通量。“阻碍”并不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化。“阻碍”也不是“阻止”，而是延缓了磁通量的变化过程。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。因果关系：闭合回路中磁通量的变化是因，产生感应电流是果；原因产生结果，结果又反过来影响原因。楞次定律中“阻碍”的几个层次（6）阻碍的几种表现①阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。②阻碍(导体的)相对运动——“来拒去留”。③回路面积有增大或减小的趋势来反抗磁通量的变化。应用楞次定律解题的一般步骤（1）确定原磁场的方向。（2）判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)。（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)。（4）判定感应电流的方向。该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是减少；三感——判断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向。4、楞次定律的适用范围满足能量守恒的条件下，磁生电的问题。知识点二、右手定则伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。适用范围：闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流。〖『点石成金』〗右手定则、楞次定律、安培定则、左手定则的应用比较比较项目右手定则楞次定律安培定则左手定则适用范围导体切割磁感线:速度方向、磁场方向、感应电流方向三者互判回路中磁通量变化产生感应电流时,原磁场方向、感应电流磁场方向互判通电导线、圆环产生磁场时,磁场方向、电流方向互判通电导线所受安培力:安培力方向、电流方向、磁场方向三者互判因果关系因动而生电因磁而生电因电而生磁因电而受力应用实例发电机变压器电磁继电器电动机、磁电式仪表特别提醒（1）判断感应电流方向时可根据具体情况选取楞次定律或右手定则；（2）区分右手定则和安培定则：右手定则判断电流的方向；安培定则判断电流产生磁场的方向。电磁感应现象中导体运动问题的分析方法：（1）确定所研究的闭合电路；（2）明确闭合电路所包围的区域磁场的方向及磁场的变化情况；（3）确定穿过闭合电路的磁通量的变化或导体是否切割磁感线；（4）根据楞次定律或右手定则判定感应电流的方向；（5）根据左手定则或“来拒去留”“增反减扩”等判断导体所受安培力及运动的方向。楞次定律判断导体运动问题的应用技巧，在电磁感应中判断导体的运动常有以下两种方法：（1）程序法：首先根据楞次定律判断出感应电流的方向；然后根据感应电流处原磁场分布情况，运用左手定则判断出导体所受的安培力方向，最终确定导体的运动情况。（2）楞次定律广泛含义法：感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，表现为①阻碍导体的相对运动（来拒去留）；②通过改变线圈面积来“反抗”（扩大或缩小）。两种方法中，后一种要灵活快速准确。〖典例精析〗例1.如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（）A.

合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮

B.

合上开关S时，A1和A2同时亮

C.

断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭

D.

断开开关S时，流过A2的电流方向向右例2.两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带正电的绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生的感应电流有（）A.

A的转速减小，B中产生逆时针方向的电流

B.

A的转速增大，B中产生顺时针方向的电流

C.

A的转速增大，B中产生逆时针方向的电流

D.

无法判断B中产生的感应电流例3.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。图乙为真空室的俯视图，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流可以变化，产生感生电场使电子加速。某时刻电磁体线圈中电流如图所示，电子逆时针方向运动。下列说法中正确的是（）A.

此时真空室中磁场方向由上向下B.

感生电场对电子的作用力给电子提供向心力

C.

电子做圆周运动的向心加速度大小始终不变D.

为使电子加速，图中电流应该由小变大〖课堂练习〗1.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流（

）A.

沿abcd流动

B.

沿dcba流动

C.

由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动

D.

由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动2.如图所示，将条形磁铁从相同的高度分别以速度v和2v插入线圈，电流表指针偏转角度较大的是（

）A.

以速度v插入

B.

以速度2v插入

C.

一样大

D.

不能确定3.A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合，如图所示．现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则（

）A.

金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力减小

B.

金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力增大

C.

金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力减小

D.

金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力增大4.如图所示，在垂直于纸面足够大范围内的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2是线圈的对称轴。应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流（

）A.

向左或向右平动

B.

向上或向下平动

C.

垂直于纸面向里平动

D.

绕O1O2转动5.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（

）A.磁铁插向左环，横杆发生转动，从上方向下看，横杆顺时针转动；

B.磁铁插向右环，横杆发生转动，从上方向下看，横杆逆时针转动；

C.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动；

D.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动。

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖答案〗A〖解析〗AB．合上开关S时，灯A2立即发光。通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，灯A1逐渐亮起来。当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，通过两灯的电流相等，亮度相同，A符合题意，B不符合题意；CD．稳定后断开开关S时，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A2与灯A1构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯A2不会出现闪亮一下,且流过灯A2的电流方向向左,CD不符合题意。例2.〖答案〗C〖解析〗AD．若A的转速减小，因A为均匀带正电的绝缘环，依据右手螺旋定则，原磁场向里，且大小减小，由楞次定律可知，B导体环中感应电流产生的内部磁场向里，由右手螺旋定则可知，B导体环中感应电流为顺时针方向，AD不符合题意；BC．若A的转速增大，因A为均匀带正电的绝缘环，依据右手螺旋定则，原磁场向里，且大小增大，由楞次定律可知，B导体环中感应电流产生的内部磁场向外，由右手螺旋定则可知，B导体环中感应电流为逆时针方向，B不符合题意，C符合题意。例3.〖答案〗D〖解析〗A．根据图中电流，结合右手螺旋定则可知，真空室中磁场方向由下向上，A不符合题意；B．由于电磁体线圈中电流可以变化，可在真空室中产生感应磁场，电子在洛伦兹力的作用下做圆周运动，B不符合题意；C．由于感生电场使电子加速，电子的速度变大，所以电子运动的向心加速度大小会发生变化，C不符合题意；D．电磁体线圈中电流变大，产生的磁感应强度变大，由楞次定律可知，进而产生的感应电场强度变大，使得电子的速度变大，D符合题意。〖课堂练习〗1.〖答案〗A〖解析〗由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少．线圈从位置Ⅰ到Ⅱ，穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线框中产生的感应电流的方向为abcd，线圈从位置Ⅱ到Ⅲ，穿过abcd自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcd.。2.〖答案〗B〖解析〗根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化越快，感应电动势越大，回路的感应电流也会越大，所以将条形磁铁以较大的速度插入线圈时，电流表指针偏转角度较大，B符合题意，ACD不符合题意。3.〖答案〗A〖解析〗胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律可知，金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同；根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，A符合题意，BCD不符合题意。4.〖答案〗D〖解析〗ABC．由题可知该磁场是匀强磁场，线圈的磁通量为：Φ=BS，S为垂直于磁场的有效面积，无论线圈向左或向右平动，还是向上或向下平动，或者垂直于纸